空間電荷轉(zhuǎn)移（TSCT）型材料是一種實現(xiàn)高性能發(fā)光器件的潛在有機發(fā)光材料。相對于傳統(tǒng)D-π-A型熱激活延遲熒光（TADF）材料，TSCT型發(fā)光材料相同樣可以實現(xiàn)較小的單-三線態(tài)能級差，進而實現(xiàn)高性能有機發(fā)光二級管（OLED），因而受到了廣泛關(guān)注和研究。然而，高性能TSCT型發(fā)光材料的種類仍不多見，其性能主要受限于較低的量子產(chǎn)率，并且該類材料的構(gòu)筑方式較為受限，通過有機合成手段的拓展構(gòu)筑高性能TSCT型發(fā)光材料迫在眉睫。
最近，蘇州大學(xué)蔣佐權(quán)教授課題組在前期螺環(huán)骨架空間電荷轉(zhuǎn)移材料（Nat. Mater. 2020, 19, 1332-1338; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 5213-5219）的基礎(chǔ)上，利用C-H活化的方法，成功地將三個共軛單元以線性多重π-堆疊的方式連接起來。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅簡化了合成過程，還提高了材料的光電性能，為高性能OLED器件的開發(fā)提供了新的思路。
該工作利用Pd催化的C-H活化方法，巧妙地利用了底物中間二苯甲酸中的羧基基團，其既作為C-H活化反應(yīng)的導(dǎo)向基團，又作為酮羰基的前體，成功構(gòu)筑了C11位鹵代茚并芴二酮單元，進而使用之前所發(fā)展的C1位取代螺環(huán)類材料的構(gòu)筑方法，以三苯胺單元作為給體，三苯基三嗪單元和硼氧多環(huán)芳烴單元分別作為受體，構(gòu)筑了兩個具有給體|受體|給體線性排列的藍綠色和藍色發(fā)光材料，2DMB和2DMFB。此外，通過雙重C-H活化反應(yīng)，不僅提高了合成的產(chǎn)率，還減少了反應(yīng)步驟，使得這一新材料的制備更加經(jīng)濟高效。該工作表明，通過對目標(biāo)化合物的理性分析，利用現(xiàn)代有機合成手段，是開發(fā)高性能有機光電材料的有效途徑。 與傳統(tǒng)的D-π-A結(jié)構(gòu)相比，這種新型D|A|D結(jié)構(gòu)在光電性能上表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。這兩種新材料展示出緊密的分子內(nèi)π-堆疊結(jié)構(gòu)，通過近距離的電子相互作用，實現(xiàn)了高效空間電荷轉(zhuǎn)移，并表現(xiàn)出優(yōu)異的TADF特性。剛性骨架材料有效抑制了非輻射躍遷過程，使兩者表現(xiàn)出較高的熒光量子產(chǎn)量，有利于構(gòu)筑高性能OLED器件。在所制備的OLED器件中，2DMB和2DMFB分別表現(xiàn)出最高外量子效率28.6%和16.2%的藍綠光發(fā)射和藍光發(fā)射特性。 該研究成果通過合理的分子設(shè)計與有效的有機合成手段，展示了一種實現(xiàn)多重π-堆疊型TSCT型有機發(fā)光分子的途徑，為高性能OLED材料的設(shè)計與開發(fā)提供了新思路。 論文信息 Linearly Arranged Multi-π-Stacked Structure for Efficient Through-Space Charge-Transfer Emitters Dr. Yang-Kun Qu, Dr. Dong-Ying Zhou, Qi Zheng, Peng Zuo, Zong-Lu Che, Prof. Liang-Sheng Liao, Prof. Zuo-Quan Jiang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202408712
